齊軍岐，李社宏，陳　力

(1.寶雞市氣象局，陜西寶雞　721006；2.陜西省氣象局，西安　710014)

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陜西智慧氣象建設(shè)行動(dòng)框架探討

齊軍岐1，李社宏2，陳力2

(1.寶雞市氣象局，陜西寶雞721006；2.陜西省氣象局，西安710014)

摘要：基于智慧氣象的基本理念，立足于陜西氣象，從信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)、現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)技術(shù)、公共氣象服務(wù)技術(shù)等智慧氣象核心技術(shù)入手，討論了陜西智慧氣象建設(shè)的基礎(chǔ)條件和發(fā)展方向，提出了陜西智慧氣象建設(shè)的初步行動(dòng)框架，為發(fā)展智慧氣象提供參考。

關(guān)鍵詞：智慧氣象；氣象信息化；氣象服務(wù)；行動(dòng)框架

氣象部門是信息技術(shù)應(yīng)用較早和較為充分的部門，氣象業(yè)務(wù)是典型的信息業(yè)務(wù)，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)是典型的信息系統(tǒng)。在現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系中，氣象信息網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)既是基礎(chǔ)支撐，也是各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的橋梁和樞紐，在整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中舉足輕重。在氣象現(xiàn)代化進(jìn)程中，氣象信息化直接驅(qū)動(dòng)氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展。信息化水平是氣象現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。

隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)，智慧氣象成為當(dāng)前及今后氣象信息化乃至氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重要方向。一方面，需充分應(yīng)用和集成寬帶移動(dòng)互聯(lián)、信息傳播、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等先進(jìn)信息技術(shù)，不斷提高氣象業(yè)務(wù)的智能化水平。另一方面，可將氣象觀測、預(yù)報(bào)、服務(wù)與各個(gè)信息系統(tǒng)看成一個(gè)整體，一個(gè)有智慧的生命體，實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、氣象業(yè)務(wù)協(xié)同互動(dòng)、氣象服務(wù)智慧高效[1]。智慧氣象建設(shè)將大幅帶動(dòng)氣象信息化水平的提升，給氣象服務(wù)和管理模式帶來根本性的變革。信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)、現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)預(yù)測技術(shù)、公共氣象服務(wù)技術(shù)共同構(gòu)成智慧氣象發(fā)展的四項(xiàng)核心技術(shù)?；谥腔蹥庀蟮幕纠砟?，從智慧氣象四項(xiàng)核心技術(shù)入手，分析了陜西智慧氣象建設(shè)的基礎(chǔ)條件和發(fā)展方向，以期形成陜西智慧氣象建設(shè)的建議性行動(dòng)框架，為陜西發(fā)展智慧氣象提供參考。

1信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)

1.1基礎(chǔ)條件

近年來，陜西省氣象信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展迅速，全省建成了集衛(wèi)星通信、地面寬帶廣域網(wǎng)和各級(jí)局域網(wǎng)為一體的氣象信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?；谛l(wèi)星通信，建成氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播接收處理系統(tǒng)(CMACast)，為氣象業(yè)務(wù)提供了常規(guī)氣象信息、衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、流媒體廣播資料等。基于寬帶廣域網(wǎng)，與中國氣象局實(shí)現(xiàn)了6 Mb同步數(shù)字寬帶網(wǎng)(SDH)與衛(wèi)星通訊雙路互備；建成了省、市、縣雙路寬帶廣域網(wǎng)，并通過虛擬專用網(wǎng)(SSL VPN)提供應(yīng)急通信支持；建成全省氣象高清視頻會(huì)商系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)省市縣三級(jí)視頻終端(MCU)數(shù)字級(jí)聯(lián)；與民航、水利、農(nóng)業(yè)等部門開通了寬帶數(shù)據(jù)專線；升級(jí)各級(jí)局域網(wǎng)，劃分安全域，其中省級(jí)局域網(wǎng)核心交換速率達(dá)到萬兆?；诒倍吠ㄐ藕?G移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)了全省區(qū)域氣象站設(shè)備組網(wǎng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。

1.2發(fā)展方向

一是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。加快省、市廣域網(wǎng)和各級(jí)氣象局域網(wǎng)絡(luò)升級(jí)提速。按照扁平化的設(shè)計(jì)思想，優(yōu)化省市縣局域網(wǎng)設(shè)計(jì)。利用4G移動(dòng)通信、北斗衛(wèi)星通信、氣象衛(wèi)星通信等技術(shù)，進(jìn)一步完善氣象應(yīng)急通信手段。部署網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)措施，保證信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。二是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。整合信息資源向省級(jí)集約，建立臺(tái)站到省的兩級(jí)通信結(jié)構(gòu)，減少中間環(huán)節(jié)，提高傳輸效率。從文件傳輸向信息流傳輸、消息中間件傳輸?shù)确绞桨l(fā)展，加強(qiáng)數(shù)據(jù)集約化管理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)接口方式。三是數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心建設(shè)。以面向服務(wù)(SOA)為目標(biāo)，以全國綜合氣象信息共享系統(tǒng)(CIMISS)為核心，整合現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，建設(shè)省級(jí)氣象數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心，實(shí)現(xiàn)氣象信息的集中共享、快速處理和分發(fā)。應(yīng)用云計(jì)算、虛擬化等技術(shù)，建設(shè)氣象云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)IT資源的動(dòng)態(tài)管理和共享,為用戶提供云桌面、云存儲(chǔ)、云應(yīng)用、移動(dòng)辦公等信息服務(wù)。四是高性能計(jì)算系統(tǒng)。建設(shè)省級(jí)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，滿足中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式、環(huán)境氣象預(yù)報(bào)模式等業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行的需求。

2現(xiàn)代氣象觀測技術(shù)

2.1基礎(chǔ)條件

陜西地處我國東南濕潤地區(qū)到西北干旱地區(qū)的過渡帶，地形復(fù)雜，南北氣候差異大，氣象災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)。圍繞全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)氣象服務(wù)的需求，陜西省氣象部門基本建成了地基、空基、天基相結(jié)合的綜合觀測系統(tǒng)。一是地基觀測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了全省范圍地面基本氣象要素分鐘級(jí)的自動(dòng)化觀測。全省擁有新一代天氣雷達(dá)站7個(gè)，國家級(jí)地面觀測站99個(gè)，區(qū)域加密氣象觀測站1 675個(gè)，沙塵暴觀測站2個(gè)，大氣成分站6個(gè)，酸雨觀測站15個(gè)。二是空基觀測系統(tǒng)。陜西現(xiàn)有西安、延安、漢中、安康4個(gè)高空探測站，與地震部門合作建成全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)水汽電離層觀測站(太白GNSS/MET站)1個(gè)。三是天基觀測。建成了EOS、NOAA、FY系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)，引進(jìn)了無人駕駛遙感監(jiān)測微型飛機(jī)，開展生態(tài)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測、森林火情監(jiān)測、干旱監(jiān)測、積雪大霧監(jiān)測和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量預(yù)報(bào)等業(yè)務(wù)。

2.2發(fā)展方向

圍繞智慧城市建設(shè)的需求，統(tǒng)一規(guī)劃，合理調(diào)整氣象觀測站網(wǎng)布局，不斷完善綜合氣象觀測系統(tǒng)(氣象感知系統(tǒng))[2]。針對(duì)森林防火、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、交通、旅游、能源等行業(yè)發(fā)展需求，綜合應(yīng)用移動(dòng)觀測、加密觀測、社會(huì)化觀測數(shù)據(jù)和技術(shù)，進(jìn)一步豐富氣象資料的觀測密度、觀測種類和觀測時(shí)效等。改進(jìn)氣象設(shè)備設(shè)計(jì)，增加提供儀器位置、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)控圖像等動(dòng)態(tài)感知信息，不斷完善城市大氣體征的立體監(jiān)測系統(tǒng)。建立完善氣象觀測數(shù)據(jù)采集到分析應(yīng)用的方法和流程，主動(dòng)向社會(huì)公開基本氣象資料和產(chǎn)品，提高氣象數(shù)據(jù)對(duì)智慧城市運(yùn)行的貢獻(xiàn)率。

3現(xiàn)代氣象預(yù)報(bào)預(yù)測技術(shù)

3.1基礎(chǔ)條件

預(yù)報(bào)預(yù)測歷來是氣象業(yè)務(wù)的核心技術(shù)。目前陜西已建立了適應(yīng)陜西天氣氣候特點(diǎn)的現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)預(yù)測業(yè)務(wù)。數(shù)值預(yù)報(bào)模式產(chǎn)品應(yīng)用能力明顯提高，定量降水預(yù)報(bào)、災(zāi)害性天氣落區(qū)預(yù)報(bào)和精細(xì)化要素預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，高溫、強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣客觀預(yù)報(bào)技術(shù)研究得到加強(qiáng)。建立了短時(shí)強(qiáng)降水、強(qiáng)對(duì)流天氣及雷電的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，中小尺度災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警能力明顯加強(qiáng)。推廣應(yīng)用MICAPS、SWAN、MEOFIS等預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)，自主研發(fā)了新一代天氣雷達(dá)拼圖系統(tǒng)、短時(shí)臨近預(yù)報(bào)多源分析系統(tǒng)、突發(fā)性天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、中小河流洪水及山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)等。在近年來的防汛、抗旱、防滑及西安世園會(huì)等重大活動(dòng)的氣象保障中，重大災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警方面取得了良好的服務(wù)效果。

3.2發(fā)展方向

全面準(zhǔn)確的氣象預(yù)報(bào)預(yù)警，可以實(shí)現(xiàn)有效的災(zāi)害預(yù)防，從而提高城市安全防控及應(yīng)急處置能力。發(fā)展智慧型、專業(yè)化、個(gè)性化的天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，滿足政府、企業(yè)、社會(huì)公眾等各個(gè)層面對(duì)氣象預(yù)報(bào)的需求。引進(jìn)發(fā)展本省數(shù)值預(yù)報(bào)模式，以提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率為核心，全面強(qiáng)化和提高常規(guī)天氣預(yù)報(bào)預(yù)測能力。加強(qiáng)預(yù)報(bào)技術(shù)創(chuàng)新研究，發(fā)展集成預(yù)報(bào)、集合預(yù)報(bào)、概率預(yù)報(bào)等先進(jìn)預(yù)報(bào)技術(shù)。以多種資料融合技術(shù)和高分辨率數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，重點(diǎn)提高短時(shí)強(qiáng)降水、雷電、冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)水平。基于新型氣象觀測資料和高分辨率數(shù)值模式產(chǎn)品，發(fā)布全省5 km格點(diǎn)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)的精細(xì)化氣象要素預(yù)報(bào)產(chǎn)品。以集合數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)為依托，發(fā)展降水和災(zāi)害性天氣概率預(yù)報(bào)，完善中期(4～10 d)和延伸期(11～30 d)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的無縫隙和全覆蓋。

4公共氣象服務(wù)技術(shù)

4.1基礎(chǔ)條件

公共氣象服務(wù)體現(xiàn)了氣象行業(yè)的公益性屬性。近年來，陜西已建立由決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)和專業(yè)氣象服務(wù)構(gòu)成的公共氣象服務(wù)體系。圍繞氣象防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、氣候資源開發(fā)利用等領(lǐng)域，不斷豐富和加強(qiáng)決策氣象服務(wù)業(yè)務(wù)。建成了氣象信息發(fā)布平臺(tái)，擁有廣播、電視、電話、短信、報(bào)紙、電子顯示屏、預(yù)警大喇叭、網(wǎng)站、手機(jī)APP、微信、微博、400熱線等多種服務(wù)方式。中國氣象頻道較早落地陜西，陜西氣象信息網(wǎng)、陜西氣象微博、陜西氣象微信年累計(jì)訪問量超過200萬人次，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地看天氣、聽天氣、查天氣。開通400氣象用戶服務(wù)熱線，并與12121電話自動(dòng)整合，實(shí)現(xiàn)屬地化服務(wù)。專業(yè)氣象服務(wù)已覆蓋農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、交通、電力、能源、旅游、體育等行業(yè)。同時(shí)，開展人工影響天氣作業(yè)服務(wù)和防雷電技術(shù)服務(wù)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益十分顯著。

4.2發(fā)展方向

廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，促進(jìn)氣象大數(shù)據(jù)與行業(yè)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等社會(huì)數(shù)據(jù)的融合，提升氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品的時(shí)空分辨率和精細(xì)化水平。加快建設(shè)突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息在各類公共媒體和新媒體發(fā)布渠道的全覆蓋，把氣象信息服務(wù)延伸到城鄉(xiāng)社區(qū)一級(jí)。適應(yīng)智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展新趨勢，發(fā)展基于位置的智能化移動(dòng)氣象服務(wù)，促進(jìn)與用戶互動(dòng)和交互式體驗(yàn)。針對(duì)交通、農(nóng)業(yè)、旅游等重點(diǎn)行業(yè)和城市運(yùn)行、城市安全，構(gòu)建專業(yè)氣象服務(wù)平臺(tái)，提供基于用戶需求和高影響天氣的智能化氣象服務(wù)。按照WMO提出的《服務(wù)提供戰(zhàn)略及其實(shí)施計(jì)劃(2016—2019年)》，從了解用戶需求入手，建立、設(shè)計(jì)和開發(fā)氣象服務(wù)模塊，為用戶提供契合其需要的資料和產(chǎn)品，及時(shí)收集用戶反饋，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氣象服務(wù)效果，不斷改進(jìn)產(chǎn)品和服務(wù)，做到用戶參與氣象服務(wù)全過程，形成智慧氣象服務(wù)鏈條[3]。

5結(jié)語

基于上述分析和討論，基本明晰了發(fā)展陜西本地化智慧氣象的行動(dòng)框架。如何建設(shè)智慧氣象，還需關(guān)注以下兩個(gè)問題。

(1)注重協(xié)同創(chuàng)新。智慧氣象更加關(guān)注服務(wù)對(duì)象的需求，將為社會(huì)提供更高效、智能、靈活、及時(shí)、準(zhǔn)確的氣象服務(wù)，是更高級(jí)的氣象信息化和氣象服務(wù)發(fā)展形態(tài)。通過應(yīng)用信息化新技術(shù)，加快智慧氣象建設(shè)，創(chuàng)新氣象業(yè)務(wù)布局、管理方式、服務(wù)模式，推動(dòng)氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)、管理等數(shù)字化、互聯(lián)化、智能化，有助于實(shí)現(xiàn)更高水平的氣象現(xiàn)代化[4]。各項(xiàng)信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)為氣象數(shù)據(jù)采集、處理、運(yùn)算、預(yù)報(bào)、共享等系統(tǒng)提供技術(shù)支撐，虛擬技術(shù)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)有效提升數(shù)值預(yù)報(bào)模式應(yīng)用、短臨短期預(yù)報(bào)、專業(yè)預(yù)報(bào)服務(wù)等核心能力，新媒體、移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)進(jìn)一步拓展氣象服務(wù)手段，增強(qiáng)氣象服務(wù)產(chǎn)品的表現(xiàn)形式和用戶感受。

(2)制定總體規(guī)劃。智慧氣象建設(shè)不等同于單一的氣象信息化建設(shè)，需要按系統(tǒng)工程的理論和方法，在對(duì)現(xiàn)有氣象業(yè)務(wù)架構(gòu)、氣象信息資源進(jìn)行認(rèn)真梳理的基礎(chǔ)上，制定智慧氣象建設(shè)總體戰(zhàn)略規(guī)劃，指導(dǎo)信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建等具體工作。圍繞協(xié)同創(chuàng)新、知識(shí)共享和氣象核心技術(shù)，制定智慧氣象建設(shè)目標(biāo)體系和階段性考核指標(biāo)，科學(xué)評(píng)估智慧氣象的成熟度和建設(shè)效益。

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中圖分類號(hào)：P49

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